第一章小结及习题
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小结 1. 在系统体积 V 内，对进入、离开、反应和积累的组分 j 进行摩尔衡 算的方程为
2. 对 r 的动力学表达式为： 反应物性质【比如浓度（活度） 、温度、压力、催化剂或溶剂（如 果有） 】的唯一函数 强度量 代数方程，而非微分方程 对均相催化系统，-rA 的典型单位可以使每升每秒每摩尔；对非均 相体系，r’的典型单位可能是每克催化剂每秒摩尔。按照惯例， -rA 为组分 A 的消失速率而 rA 为组分 A 的生成速率。 3. 对四种普通的反应器的摩尔衡算如下所示
11. 在一个连续流动的反应器中反应 A→B 等温进行，计算当进料的摩尔流率为 5mol∕h，假设反应速率--rA 为 (1) --rA =k，k=0.05mol （h ∙ L）时(答案 V=99L) (2)- --rA =kCA，k=0.0001s-1 时 （3）--rA =kCA2，k=3L （mol ∙ h）时(答案 VCSTR=66000L) 消耗 99%的组分 A （即 CA=0.01CA0） 时， 对 CSTR 和 PFR 反应器需要的反应器体积。
进料的体积流量为 10L/h. 【注意 FA=CAu0， 比当体积流量恒定时， u=v， 因此 FA=CAv 故 CA0=FA0∕v=（5mol∕h）∕（10L∕h）=0.5mol∕L。 12. 在 个 20L 的恒体积间歇反应器中气相反应 A→B+C 等温进行。2Omol 的纯 A 组分在开始时被放入反应器内。反应器是完全混合的。 (1)如果反应为一级反应−rA = kCA ，k=0865min-1，计算反应器内 A 的摩尔数降到 0.02mol 时需要的时间，(注意 NA=CAV0 (答案：t=5.3min)
‘ 6. 均相体系的反应速率--rA 与非均相体系反应速率−rA 之间有何不同？对一个含
有催化剂颗粒的流化床式的 CSTR，依照催化剂质量 m 和其他适宜的参数，推导 类似子方程(1 一 6)的摩尔衡算方程。 7. 对一个给定的组分，你怎样将通用的摩尔衡算方程(1-4 )转换成该组分通用的 质量衡算方程 8.美国生产了全世界化学品的 24%。根据 Chemical and Engineering News 的数字 与事实年报，1995 年生产的十大化学品如下
画一条在最多到 50Od 的期间内作为时间函数的狐狸和兔子浓度的曲线 a 预测的 捕 食关系由下列一组耦合的常微分方程组给出
兔子的生长常数 k1=0.02/d 兔子的死亡常数 k2=0.00004∕（天×狐狸的数目) 吃丁兔子后狐狸的生长常数 k3=0.0004∕(天×兔子的数目) 狐狸的死亡常数 k4 =0.04/d 对 k2=0.00004/ (天×兔子的数目)和 u=800d 的情况，你的结果看起来如何，并画 出狐狸数量对兔子数量的曲线图 I 解释曲线为什么呈现那样的形式。 (2) 用 POLYMATH 或 MATLAB 去解下列非线性代数方程组 X2y-4y2+3x=1 6y2-9xy=5 初始的推测为 x=2，y=2.，试图熟悉 POLYMATH 或 MATLAB 的编辑键。使用说明 参见 CD-ROM。 19、从 CD 光盘中调出计算模块进行运算，记录得分情况，依此判断你对课程内 容的掌握程度。主讲教师能够解码得知你的得分情况。 20 在课本包括的 CD-ROM 光盘上搜索 (1)大约有多少添加的己经解的例题， (2)至少列出一个视频文件夹 a (3)在哪一讲中讨论了活化能， (4)在湿地模块中有什么样的昭片？ 21． 阅读前言， 写一段体会来说明你对学习该课程的目标和提高分析问题能力的 认识。并描述 CD 光盘中的内容，说明怎样利用光盘。 22.浏览 CD 光盘中的主要内容,写一段体会说明你对 CD 光盘内容的掌握程度。 讨 论你所遇到的难题并给出三种解题方法。
Leabharlann Baidu
(1)对刚刚结束的一年生产的十大化学品是什么?与 1995 年的统计数据有什么重 要的变 化?在同一期的 C&ENews 上也给出了 1995 年总销售额在前十位的下述化 学公司。
(2)对刚刚结束的一年销售前十名的公司是哪些?与 1995 年的统计数据相比出现 哪些重要变化， (3)对硫酸为产量最大的化学品你有什么看法?它有哪些用途? (4) 乙烯、环氧乙烷和苯的目前年产量(是多少? (5)你为什么怀疑在前十位中有如此少的有机化学品? 9.
2 (2)如果反应为二级反应−rA = kCA ， k=2L （mol ∙ min）计算消耗 19rnol 的组分
A 所需的反应时间。 (3) 如果温度为 127℃，初始的总压是多大，假设反应进行完全时最终的总压是 多大？ 13. (1)每秒进入例题 1-5 描述的填充床反应器中的原料为多少立方英尺(在标准状 态下)?平均来看，一个分子在反应器中停留多长时间， 【提示：对假设有 30%空 隙率(气体体积/反应器体积)的填充床反应器，在每根管子内气体速度是多少？ (2) 估算催化剂颗粒和气体分子在 sasol 直通输送床反应器（STTR） 内的停留时 间，在 STTR 中催化剂的主体密度 (kg 催化剂∕m3)是多大？ 14. 写一段对化学动力学或反应工程期刊论文的总结。文章必须是近 5 年内发表 的。你从这篇文章中学习到了什么东西，这篇文章为什么重要？ 15．(1)什么期刊、书籍或文章为你提供工业(不是实验室 ，如费希尔目录)化学品 和催化剂的价格， (2)列出你能发现有关工业反应器结构和安全性详细资料的各种期刊、书籍或其 他信息来源。 16.用子石油炼制的催化裂化反应器的典型操作条件(温度、压力)是什么 17、浏览"化学反应工程基础--第 1 章"CD-ROM 光盘上的照片和示意图。看数字 多媒体录像。写一段对两个或多个反应器的描述。在 Web 网上和课文中你观察 到反应器之间有什么相似和不同， 18.改变参数 k1，K2，k3 和 k4，讨论哪些参数能或不能大于其他的参数 a 写一 段话描述你的发现。 (1)农场主 oat 的财产有 500 只兔子(x)和 200 只狐狸(y).用 POLYMATH 或 MATLAB.
问题和习题
1. 当看完每一页后，向你自己提一个问题。列出你在这一章学习到的最重要的 东西的清单 2. 如果 (1)在例题 1-4 中苯进料并未被产物预热，将出现什么样的结果， (2)你需要购置个 6000gal 和 1500gal 的 Pfaudler 反应器，它们的价格是多少？ （3）在例题 1-3 中 A 组分的出口浓度被指定为进口浓度的 0.1%时，结果怎样？ (4) 在例题 1-2 中可移动活塞的体积以类似于在汽车汽缸中运动的形式变化， V = V0 + V1 sin ωt怎么样？ (5)仅有一个操作员运行图示的硝基苯装置时，你首先需要注意的是什么 3. 用在例题 1-3 中计算活塞流反应器体积的条件计算 CSTR 反应器的体积。 4. 对例题 1-3 中的反应和数据，计算在恒体积间歇反应器中 A 组分的摩尔数减 少到其初始值 1%时所需的反应时间 5. 在推导下列反应器的设计方程时做了什么样的假设？ （1）间歇反应器， (2)CSTR (3)活塞币反应器(PFR) （4）填充床反应器(PBR);
2. 对 r 的动力学表达式为： 反应物性质【比如浓度（活度） 、温度、压力、催化剂或溶剂（如 果有） 】的唯一函数 强度量 代数方程，而非微分方程 对均相催化系统，-rA 的典型单位可以使每升每秒每摩尔；对非均 相体系，r’的典型单位可能是每克催化剂每秒摩尔。按照惯例， -rA 为组分 A 的消失速率而 rA 为组分 A 的生成速率。 3. 对四种普通的反应器的摩尔衡算如下所示
11. 在一个连续流动的反应器中反应 A→B 等温进行，计算当进料的摩尔流率为 5mol∕h，假设反应速率--rA 为 (1) --rA =k，k=0.05mol （h ∙ L）时(答案 V=99L) (2)- --rA =kCA，k=0.0001s-1 时 （3）--rA =kCA2，k=3L （mol ∙ h）时(答案 VCSTR=66000L) 消耗 99%的组分 A （即 CA=0.01CA0） 时， 对 CSTR 和 PFR 反应器需要的反应器体积。
进料的体积流量为 10L/h. 【注意 FA=CAu0， 比当体积流量恒定时， u=v， 因此 FA=CAv 故 CA0=FA0∕v=（5mol∕h）∕（10L∕h）=0.5mol∕L。 12. 在 个 20L 的恒体积间歇反应器中气相反应 A→B+C 等温进行。2Omol 的纯 A 组分在开始时被放入反应器内。反应器是完全混合的。 (1)如果反应为一级反应−rA = kCA ，k=0865min-1，计算反应器内 A 的摩尔数降到 0.02mol 时需要的时间，(注意 NA=CAV0 (答案：t=5.3min)
‘ 6. 均相体系的反应速率--rA 与非均相体系反应速率−rA 之间有何不同？对一个含
有催化剂颗粒的流化床式的 CSTR，依照催化剂质量 m 和其他适宜的参数，推导 类似子方程(1 一 6)的摩尔衡算方程。 7. 对一个给定的组分，你怎样将通用的摩尔衡算方程(1-4 )转换成该组分通用的 质量衡算方程 8.美国生产了全世界化学品的 24%。根据 Chemical and Engineering News 的数字 与事实年报，1995 年生产的十大化学品如下
画一条在最多到 50Od 的期间内作为时间函数的狐狸和兔子浓度的曲线 a 预测的 捕 食关系由下列一组耦合的常微分方程组给出
兔子的生长常数 k1=0.02/d 兔子的死亡常数 k2=0.00004∕（天×狐狸的数目) 吃丁兔子后狐狸的生长常数 k3=0.0004∕(天×兔子的数目) 狐狸的死亡常数 k4 =0.04/d 对 k2=0.00004/ (天×兔子的数目)和 u=800d 的情况，你的结果看起来如何，并画 出狐狸数量对兔子数量的曲线图 I 解释曲线为什么呈现那样的形式。 (2) 用 POLYMATH 或 MATLAB 去解下列非线性代数方程组 X2y-4y2+3x=1 6y2-9xy=5 初始的推测为 x=2，y=2.，试图熟悉 POLYMATH 或 MATLAB 的编辑键。使用说明 参见 CD-ROM。 19、从 CD 光盘中调出计算模块进行运算，记录得分情况，依此判断你对课程内 容的掌握程度。主讲教师能够解码得知你的得分情况。 20 在课本包括的 CD-ROM 光盘上搜索 (1)大约有多少添加的己经解的例题， (2)至少列出一个视频文件夹 a (3)在哪一讲中讨论了活化能， (4)在湿地模块中有什么样的昭片？ 21． 阅读前言， 写一段体会来说明你对学习该课程的目标和提高分析问题能力的 认识。并描述 CD 光盘中的内容，说明怎样利用光盘。 22.浏览 CD 光盘中的主要内容,写一段体会说明你对 CD 光盘内容的掌握程度。 讨 论你所遇到的难题并给出三种解题方法。
Leabharlann Baidu
(1)对刚刚结束的一年生产的十大化学品是什么?与 1995 年的统计数据有什么重 要的变 化?在同一期的 C&ENews 上也给出了 1995 年总销售额在前十位的下述化 学公司。
(2)对刚刚结束的一年销售前十名的公司是哪些?与 1995 年的统计数据相比出现 哪些重要变化， (3)对硫酸为产量最大的化学品你有什么看法?它有哪些用途? (4) 乙烯、环氧乙烷和苯的目前年产量(是多少? (5)你为什么怀疑在前十位中有如此少的有机化学品? 9.
2 (2)如果反应为二级反应−rA = kCA ， k=2L （mol ∙ min）计算消耗 19rnol 的组分
A 所需的反应时间。 (3) 如果温度为 127℃，初始的总压是多大，假设反应进行完全时最终的总压是 多大？ 13. (1)每秒进入例题 1-5 描述的填充床反应器中的原料为多少立方英尺(在标准状 态下)?平均来看，一个分子在反应器中停留多长时间， 【提示：对假设有 30%空 隙率(气体体积/反应器体积)的填充床反应器，在每根管子内气体速度是多少？ (2) 估算催化剂颗粒和气体分子在 sasol 直通输送床反应器（STTR） 内的停留时 间，在 STTR 中催化剂的主体密度 (kg 催化剂∕m3)是多大？ 14. 写一段对化学动力学或反应工程期刊论文的总结。文章必须是近 5 年内发表 的。你从这篇文章中学习到了什么东西，这篇文章为什么重要？ 15．(1)什么期刊、书籍或文章为你提供工业(不是实验室 ，如费希尔目录)化学品 和催化剂的价格， (2)列出你能发现有关工业反应器结构和安全性详细资料的各种期刊、书籍或其 他信息来源。 16.用子石油炼制的催化裂化反应器的典型操作条件(温度、压力)是什么 17、浏览"化学反应工程基础--第 1 章"CD-ROM 光盘上的照片和示意图。看数字 多媒体录像。写一段对两个或多个反应器的描述。在 Web 网上和课文中你观察 到反应器之间有什么相似和不同， 18.改变参数 k1，K2，k3 和 k4，讨论哪些参数能或不能大于其他的参数 a 写一 段话描述你的发现。 (1)农场主 oat 的财产有 500 只兔子(x)和 200 只狐狸(y).用 POLYMATH 或 MATLAB.
问题和习题
1. 当看完每一页后，向你自己提一个问题。列出你在这一章学习到的最重要的 东西的清单 2. 如果 (1)在例题 1-4 中苯进料并未被产物预热，将出现什么样的结果， (2)你需要购置个 6000gal 和 1500gal 的 Pfaudler 反应器，它们的价格是多少？ （3）在例题 1-3 中 A 组分的出口浓度被指定为进口浓度的 0.1%时，结果怎样？ (4) 在例题 1-2 中可移动活塞的体积以类似于在汽车汽缸中运动的形式变化， V = V0 + V1 sin ωt怎么样？ (5)仅有一个操作员运行图示的硝基苯装置时，你首先需要注意的是什么 3. 用在例题 1-3 中计算活塞流反应器体积的条件计算 CSTR 反应器的体积。 4. 对例题 1-3 中的反应和数据，计算在恒体积间歇反应器中 A 组分的摩尔数减 少到其初始值 1%时所需的反应时间 5. 在推导下列反应器的设计方程时做了什么样的假设？ （1）间歇反应器， (2)CSTR (3)活塞币反应器(PFR) （4）填充床反应器(PBR);